JP2003300334A - 光学式検出装置、インクタンク及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーム式インクタンクのインクエンドを正
確かつ確実に検出可能なインクタンクの光学式検出装置
を提案すること。 【解決手段】 フォーム式のインクタンク１の主インク
室とインク取出し孔の間には副インク室３０が形成さ
れ、ここに進入する空気量が増加すると、インク界面と
なっているプリズム６２のプリズム反射面６１が反射面
に復帰してインクエンドを検出可能である。プリズム反
射面６１は、インクジェットプリンタ側の光学式センサ
８０を矢印方向Ａに走査して、３箇所の検出ポイント８
０（１）〜８０（３）で検出動作を行うことのできる反
射面形状になっている。よって、一箇所の検出ポイント
を規定している第１反射部１１０（１）〜１１０
（３）、第２反射部１２０（１）〜１２０（３）の背面
部分のいずれかに気泡Ｂが付着あるいは浮遊して反射面
として機能しない場合でも、他の検出ポイントにおいて
インクエンドを確実に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子から射出
されてプリズム反射面で反射した光を受光素子で検出す
るように構成されたプリズムを用いた光学式検出装置に
関するものである。また、本発明は、かかる光学式検出
装置を用いてインクタンクがインクジェットプリンタな
どに装着されているか否か、インクタンクのインクエン
ドなどを検出するインクタンクの光学式検出装置に関す
るものである。さらに、本発明は、かかるインクタンク
をインク供給源とするインクジェットプリンタに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタのインク供給源
としてはカートリッジ式のインクタンクが一般に採用さ
れている。カートリッジ式のインクタンクを用いる場合
には、インクタンクがインクジェットプリンタのタンク
装着部に装着されているか否か、および装着されている
インクタンクのインクエンドを検出するための検出機構
が必要である。

【０００３】このような検出機構としては、プリズムを
用いた光学式検出機構が知られている。図１１（ｂ）に
示すように、プリズムを用いた光学式検出機構は、一般
に、直交する一対のプリズム反射面２０１、２０２を備
えた被検出部２００と、発光素子２１１および受光素子
２１２を備えた検出部２１０とを備えている。インクジ
ェットプリンタのタンク装着部の近傍位置に検出部２１
０を配置し、インクタンクの側面などにプリズム反射面
２０１、２０２を配置しておけば、インクタンクが装着
されている場合に、検出部２１０の発光素子２１１から
の射出光Ｌが一対のプリズム反射面２０１、２０２で反
射されて受光素子２１２に戻る光学経路が形成され、イ
ンクタンクが装着されていない場合にはかかる光学経路
が遮断される。よって、受光素子２１２の受光量に基づ
きインクタンクが装着されているか否かを検出できる。

【０００４】また、プリズムを用いた光学式検出機構は
インクエンド検出にも適用されている。この場合には、
インクタンクに配置した一対のプリズム反射面の背面を
インク界面としておき、インクが無くなり、プリズム反
射面の背面がインク液面から露出して空気界面になると
プリズム反射面が本来の反射面に戻るという光学特性を
利用して、インクタンクのインクエンド検出を行ってい
る。

【０００５】このようなプリズムを用いた光学式検出機
構は、例えば、特開平１０−３２３９９３号公報、およ
び米国特許第５，６１６，９２９号公報に開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、プリズムを用
いた光学式検出機構では、その検出部の発光素子および
受光素子は一定間隔で配置されている。従って、発光素
子からの射出光が直交する一対のプリズム反射面で反射
して受光素子に戻る光学経路は、検出部と被検出部とが
特定の相対位置関係となった場合にのみ形成される。す
なわち、図１１（ｂ）に示すように、発光素子２１１お
よび受光素子２１２の光軸中心線２１３が一対のプリズ
ム反射面２０１、２０２の中心線に一致した時にのみ形
成される。これ以外の相対位置関係の場合には受光素子
２１２への戻り光Ｌｒの光学経路が形成されないので、
検出を行うことができない。

【０００７】このように検出箇所が１箇所のみであるの
で、例えばインクタンクの装着の有無を検出する場合
に、インクジェットプリンタ側に固定されている検出部
に対して、装着されたインクタンクの側に配置されてい
るプリズム反射面の位置が僅かでもずれると、受光素子
での受光量が減少してしまい、インクタンクが装着され
ているにもかかわらず装着されていない旨の誤検出を行
うおそれがある。

【０００８】ここで、インクジェットヘッドをヘッドキ
ャリッジにより印字幅方向に往復移動させる形式のイン
クジェットプリンタでは、ヘッドキャリッジに検出部を
搭載しておけば、検出部は、ヘッドキャリッジの移動方
向にプリズム反射面を走査するので、ヘッドキャリッジ
移動方向にプリズム反射面が多少ずれたとしても問題は
ない。しかしながら、戻り光の光学経路が形成されるプ
リズム反射面の反射位置に異物、インクなどが付着して
汚れている場合には誤検出のおそれがある。

【０００９】次に、フォーム式のインクタンクにおける
インクエンドを検出するためにプリズムを用いた光学式
検出機構を採用する場合には、さらに次のような問題が
ある。

【００１０】フォーム式のインクタンクは、インクを吸
収保持したフォームが収納されているフォーム収納部
と、このフォーム収納部に連通したインク取出し孔と、
フォーム収納部を大気開放している通気孔とを有してい
る。インク取出し孔から、インクジェットヘッドの吐出
圧力によってインクを吸引すると、吸引したインク量に
対応する空気が通気孔からフォーム収納部に流入するよ
うになっている。本願人はフォーム式インクタンクのイ
ンクエンド検出機構として次の構成を提案している。フ
ォーム収納部とインク取出し孔の間に小容量のインク室
を形成してプリズム反射面の背面がインク界面となるよ
うにし、インクがインク室に充満している状態ではプリ
ズム反射面が反射面として機能せず、インクが無くなる
とプリズム反射面がインク液面から露出して空気界面と
なり再び反射面として機能する。このインク減少に伴う
反射状態の変化を検出部で検出することにより、フォー
ム式インクタンクのインクエンドを検出する。

【００１１】この構成のインクエンド検出機構では、イ
ンクの減少に伴って、フォーム収納部の側からインク室
内に空気が進入して気泡を形成し、形成された気泡がプ
リズム反射面の背面に付着あるいはその近傍に浮遊す
る。図１１（ｂ）に示すように戻り光Ｌｒの光学経路が
形成されるプリズム反射面２０１、２０２の反射位置２
０３、２０４に気泡Ｂが付着あるいは浮遊していると、
気泡間に保持されているインクによって当該反射位置で
発光素子からの射出光が反射しなくなってしまい、イン
クエンド検出ができなくなるおそれがある。

【００１２】このように、従来のプリズムを用いた光学
式検出機構では、発光素子からの射出されてプリズム反
射面で反射された後に受光素子に戻る戻り光の光学経路
が一箇所でしか形成されない。換言すると、検出ポイン
トが一箇所のみである。このために、組み付け誤差など
により検出部と被検出部の相対位置関係にずれが発生し
た場合、検出ポイントのプリズム反射面の部分に汚れな
どが付着したり、当該検出ポイントのプリズム反射面の
背面が気泡で覆われた場合などにおいては、精度の良い
検出を行うことができない可能性がある。

【００１３】本発明の課題は、このような弊害を解消す
るために、プリズム反射面の形状を工夫して、複数の検
出ポイントを備えたプリズムを用いた光学式検出装置を
提案することにある。

【００１４】また、本発明の課題は、インクタンクの装
着の有無、インクタンクのインクエンドを精度良く検出
するために、複数の検出ポイントを備えたプリズムを用
いた光学式検出装置を適用することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の光学式検出装置は、プリズム反射面から
なる被検出部と、前記プリズム反射面に光を照射すると
共に当該反射面からの反射光を受光する検出部とを有
し、前記検出部は、発光素子および受光素子を備え、前
記受光素子は、前記発光素子から射出された射出光に対
して一定の間隔で平行に入射する検出光を受光可能であ
り、前記プリズム反射面は、第１反射部および第２反射
部の対を複数含んでおり、各対における前記第１の反射
部は、前記発光素子からの射出光を対応する前記第２の
反射部に向けて反射し、当該第１の反射部に対する前記
発光素子からの射出光の入射角をθ１とし、この第１の
反射部で反射されて対応する前記第２の反射部に入射す
る反射光の入射角をθ２とした場合に、これら入射角の
和（＝θ１＋θ２）が９０度であることを特徴としてい
る。

【００１６】上記のように、第１反射部および第２反射
部の対を複数含むようにプリズム反射面の形状を規定す
れば、各対の第１反射部に対して検出部の発光素子から
の射出光を照射すると、当該射出光を第１、第２反射部
で反射された後に、射出光と平行な戻り光として受光素
子に戻すことができる。すなわち、対の数だけ検出ポイ
ントを備えた検出装置を実現できる。よって、検出ポイ
ントが単一であった従来のプリズムを用いた光学式検出
装置に比べて、検出精度を高めることができる。

【００１７】ここで、各対の前記第１および第２反射部
は、楕円曲線上の点として規定することができる。

【００１８】また、前記プリズム反射面は、複数対の前
記第１および第２反射部を含んでいればよいので、曲線
により規定してもよいし、多角形により規定してもよ
い。

【００１９】さらに、前記検出部と前記被検出部は相対
移動するように構成することができる。

【００２０】次に、本発明は、インクタンクがインクジ
ェットプリンタに装着されているか否かの検出や、イン
クタンクのインクエンドの検出を行うためのインクタン
クの光学式検出装置に関するものであり、上記構成の複
数の検出ポイントを備えた光学式検出装置と、インクが
貯留されているインクタンクとを有し、このインクタン
クに前記プリズム反射面が形成されていることを特徴と
している。

【００２１】インクタンクの装着の有無を検出する場合
には、前記プリズム反射面の背面が常に空気界面となる
ように構成すればよい。

【００２２】これに対して、インクエンドを検出する場
合には、前記プリズム反射面の背面をインク界面とし、
前記インクタンク内のインク残量の減少に伴って当該プ
リズム反射面をインク液面から徐々に空気中に露出させ
るように構成すればよい。

【００２３】ここで、一般に、インクタンク内のインク
が殆ど無くなった状態を「リアルエンド」と呼び、イン
クタンク内のインクの残量が一定量よりも少なくなった
状態を「ニアエンド」と呼んでいるが、本明細書で用い
る「インクエンド」とは、特に断りのない限り両者を含
むものである。

【００２４】次に、インクタンクとしてはフォーム式イ
ンクタンクがあり、本発明によるフォーム式インクタン
クは、インクが吸収保持されたフォームと、このフォー
ムが収納されている大気開放された主インク室と、イン
ク取出し孔と、前記主インク室および前記インク取出し
孔の間に形成されており、前記インク取出し孔に作用す
るインク吸引力によって、前記主インク室の側からイン
クおよび気泡を導入可能な副インク室と、前記主インク
室から前記副インク室に進入した空気量に基づきインク
が無くなったか否かを光学的に検出可能な被検出部とを
有し、前記被検出部は、前記副インク室内において背面
がインク界面となっているプリズム反射面を備え、この
プリズム反射面は、上記構成の複数対の前記第１および
第２反射部を備えたプリズム反射面としたことを特徴と
している。

【００２５】この構成のフォーム式インクタンクでは、
プリズム反射面の背面に気泡が付着し、あるいはその近
傍に気泡が浮遊した状態が形成されても、プリズム反射
面の検出スポットが複数箇所あるので、いずれかの検出
スポットにおいて確実にインクエンドを検出できる。

【００２６】次に、本発明はかかる構成のフォーム式イ
ンクタンクをインク供給源とするインクジェットプリン
タに関するものであり、複数対の前記第１および第２反
射部を備えたプリズム反射面からなる被検出部からの反
射光量に基づきインクタンクのインクエンドを検出する
ための検出部を備えていることを特徴としている。

【００２７】本発明のインクジェットプリンタによれ
ば、常に精度良くインクエンドを検出することができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用した実施の形態を説明する。なお、以下の実施例
はインクジェットプリンタのタンク装着部に対して着脱
可能に装着されるインクタンクに対して本発明を適用し
た例である。しかし、本発明は、インクジェットプリン
タに予め配置されたインクタンクに対しても同様に適用
可能である。

【００２９】（全体構成）図１（ａ）および（ｂ）は本
発明を適用したフォーム式インクタンクを示す平面図お
よび正面図であり、図２は当該インクタンクを底面側か
ら見た場合の斜視図であり、図３は当該インクタンクの
分解斜視図である。

【００３０】本例のインクタンク１は、インクジェット
プリンタ（図示せず）に形成されているタンク装着部
（図示せず）に対して着脱可能に装着して使用される。
このインクタンク１は、上側が開口した直方体の容器本
体２と、この上側開口３を封鎖している容器蓋４とを有
し、これらの内部に主インク室５が形成され、ここに、
インクが吸収保持された全体として直方体形状のフォー
ム６が収納されている。

【００３１】容器本体２の底面にはインク取出し部７が
形成されており、このインク取出し部７は、容器底面に
形成した開口部に装着した円盤状のゴムパッキンを備
え、この中心に開けた貫通孔８ａがインク取出し孔とさ
れている。インク取出し部７におけるゴムパッキン８よ
りも奥の部分には、インク取出し孔８ａを封鎖可能な弁
９が配置されており、この弁９は常にコイルばね１０に
よってゴムパッキン８に押し付けられ、インク取出し孔
８ａを封鎖している。

【００３２】主インク室５は、第１のフィルタ１１およ
び第２のフィルタ１２によって仕切られている副インク
室３０を介してインク取出し孔８ａに連通している。ま
た、容器蓋４に形成された大気連通孔１３を介して大気
開放されている。従って、主インク室５に装着したフォ
ーム６に吸収保持されているインクが、インク取出し孔
８ａを介して吸引されると、吸引されたインクに対応す
る分の空気が、大気連通口１３から主インク室５に入り
込む。

【００３３】なお、容器蓋４の大気連通孔１３は、容器
蓋表面に刻まれた屈曲状の溝１３ａに繋がっており、こ
の溝１３ａの端１３ｂは容器蓋４の縁端近傍まで延びて
いる。インクタンク１の出荷時には、容器蓋４の大気連
通孔１３および溝１３ａが形成されている部分はシール
１４が貼り付けられており、使用時には、当該シール１
４の切り取り線１４ａに沿って当該シール１４の一部１
４ｂを剥がすことにより、溝１３ａの端１３ｂが露出
し、大気連通孔１３が大気開放状態になる。

【００３４】また、容器底面のインク取出し孔８ａの部
分もシール１５が貼り付けられており、インクタンク１
をインクジェットプリンタのタンク装着部に装着すると
タンク装着部に取り付けられているインク供給針（図４
参照（ｂ）参照）がシール１５を破って当該インク取出
し孔８ａに差し込まれて、当該インクタンク１が装着状
態になる。

【００３５】次に、図４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ
図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した部分のインクタンク１の
断面図および部分拡大断面図であり、図５は図１のＶ−
Ｖ線で切断した部分のインクタンク１の断面図であり、
図６は図１のＶＩ−ＶＩ線で切断した部分のインクタン
ク１の断面図である。

【００３６】これらの図を参照して、インク取出し孔８
ａと主インク室５の間に形成されている副インク室３０
を含むインク通路部分の構造を説明する。まず、容器本
体２の底板部分２１には、矩形断面の筒状枠２２が当該
底板部分２１を貫通して上下に垂直に延びている。この
筒状枠２２における主インク室５内に垂直に起立してい
る上側筒状枠部分２３の上端には長方形の連通口２５
（主インク室側連通口）が形成されている。この連通口
２５には長方形の第１のフィルタ１１が取り付けられて
いる。

【００３７】この筒状枠２２の容器底板部分２１から下
方に垂直に突出している下側筒状枠部分２４の下端開口
は、これに一体形成されている枠底板部分２４ａによっ
て封鎖されており、当該枠底板部分２４ａの略中央から
は、全体として円筒状の突出部分２６が上方に垂直に延
びる状態で一体形成されている。この突出部分２６の中
心孔はインク取り出し孔８ａに連通したインク通路２７
とされており、ここにゴムパッキン８、弁９およびコイ
ルばね１０が装着されており、当該コイルばね１０のば
ね受け２８が突出部分２６の内周面に一体形成されてい
る。

【００３８】この突出部分２６は、上記の第１のフィル
タ１１よりも所定距離だけ下の位置までに延びており、
その上端に形成されている円形の連通口２９（取り付け
孔側連通口）には第２のフィルタ１２が取り付けられて
いる。

【００３９】本例の第１のフィルタ１１は、インクを通
すと共に、インク取出し孔８ａに作用するインク吸引力
によって、気泡が通過可能な多孔質材料から形成されて
いる。すなわち、インク吸引力によってメニスカスが破
壊する毛管引力となる孔サイズの多孔質材料から形成さ
れている。この第１のフィルタ１１は、例えば、メッシ
ュフィルタから形成されている。

【００４０】これに対して、第２のフィルタ１２は、イ
ンクを通すが、インク取出し孔に作用するインク吸引力
によっては気泡が通過することのない多孔質材料から形
成されている。すなわち、インク吸引力によってはメニ
スカスが破壊しない毛管引力となる細かな孔サイズの多
孔質材料から形成されている。また、この第２のフィル
タ１２は、インクに混入している異物を捕捉可能な孔サ
イズのものである。この第２のフィルタ１２もメッシュ
フィルタから形成することができる。

【００４１】ここで、インク吸引力とは、インク供給対
象のインクジェットヘッド（図示せず）でのインク吐出
圧力によりインク取出し孔８ａに作用するインク吸引力
である。

【００４２】次に、本例の副インク室３０には、インク
吸い上げ用のコップ状キャップ３１が配置されている。
このコップ状キャップ３１によって、副インク室３０の
底に溜まっているインクを上方に位置している第２のフ
ィルタ１２が取り付けられている連通口２９まで吸い上
げるようにしている。

【００４３】図７（ａ）および（ｂ）は、このコップ状
キャップ３１を示す斜視図および断面図である。図４な
いし図７を参照して説明すると、このコップ状キャップ
３１は、円筒状胴部３２と、この上端開口を封鎖してい
る天板部分３３とを備えており、その下端開口３４の円
形端面３５には、所定角度間隔で形成された複数の突起
が垂直に突出している。本例では９０度間隔で同一高さ
の４個の突起３６が形成されている。円筒状胴部３２の
内周面は、その下端側内周面部分３７と、この上側に連
続して僅かに内側にせり出したテーパ付き内周面部分３
８と、この上側に連続している小径の上端側内周面部分
３９を備えている。

【００４４】この形状のコップ状キャップ３１は、イン
ク室３０の中に形成されている円筒状の突出部分２６に
対して上側からキャッピングした状態で取り付けられて
いる。突出部分２６の外周面は、下端側部分が僅かに大
きな大径外周面部分４１とされ、この上端側部分が小径
外周面部分４２とされ、これらの間には環状段面４３が
形成されている。図６に示すように、小径外周面部分４
２には、所定の角度間隔で外方に突出したリブ４４が形
成されている。本例では９０度間隔で４本のリブ４４が
形成されており、これらのリブ４４の突出量は同一であ
り、上下方向に所定の長さとされている。また、これら
のリブ４４の突出量は、これらがコップ状キャップ３１
の上端側外周面部分３９にちょうど嵌り込むように設定
されている。

【００４５】コップ状キャップ３１を突出部分２６にキ
ャッピングすると、４本のリブ４４によってコップ状キ
ャップ３１が位置決めされ、コップ状キャップ３１の内
周面と突出部分２６の外周面の間には４本のインク吸い
上げ用の円弧状断面の隙間４５が形成される。また、コ
ップ状キャップ３１における下端の円形端面３５に形成
した突起３６の下面から天板部分３３の裏面までの高さ
寸法は、突出部分２６の高さ寸法よりも所定量だけ大き
く設定されている。従って、キャッピング状態では、突
出部分２６の上端に取り付けた第２のフィルタ１２とコ
ップ状キャップ３１の天板部分３３の裏面の間には、所
定間隔のインク通路用の隙間４６が形成され、この隙間
４６が隙間４５に連通している。さらには、キャッピン
グ状態においては、コップ状キャップ３１の下端に形成
された４個の突起３６の間には、一定幅の４本の円弧状
断面の隙間４７が形成される。この円弧状断面の隙間４
７は上記の円弧状断面の隙間４５に連通している。

【００４６】ここで、隙間４５、４６、４７を適切な幅
に設定しておくことにより、隙間４７から隙間４５を通
ってインクが吸い上げられて、隙間４６を通って第２の
フィルタ１２を経由して突出部分上端の連通口２９に到
るインク吸い上げ用通路を形成することができる。この
ようにすると、副インク室３０に溜まっているインク量
が減って、その液面が第２のフィルタ１２よりも低くな
った場合においても、副インク室３０内のインクを第２
のフィルタ１２の位置まで吸い上げて、インク通路２７
からインク取出し孔８ａに供給することができる。

【００４７】また、本例では、コップ状キャップ３１の
外周面３２ａが副インク室３０を形成している筒状枠２
２の内側側面２２ａから所定幅だけ離間した状態となる
ようにしてある。コップ状キャップ３１の外周面３２ａ
が筒状枠２２の内側側面２２ａに接触すると、副インク
室３０の内部が接触位置を境として左右に分断されてし
まい、副インク室３０内に溜まっているインクを効率良
く吸い上げることができなくなるおそれがある。本例で
は、コップ状キャップ３１によって副インク室３０に溜
まっているインクを効率良く吸い上げることができる。

【００４８】（検出機構）次に、本例のインクタンク１
には、当該インクタンク１がインクジェットプリンタの
装着部に装着されたか否かを光学的に検出するために用
いるプリズム反射面５１を備えた被検出部５０が配置さ
れている。また、副インク室３０に溜まっているインク
残量が所定量を下回ったことを光学的に検出するために
用いるプリズム反射面６１を備えた被検出部６０が配置
されている。

【００４９】図３、図５および図６を参照して説明する
と、容器本体２の側板部分５３の下端部分には、横長の
矩形板５４が接着固定されており、この矩形板５４の内
側面にはプリズム５２および６２が一定の間隔で一体形
成されている。これらプリズム５２、６２はそれぞれ後
述のように規定されたプリズム反射面５１、６１を備え
ている。

【００５０】一方のプリズム５２は、一定隙間の空気層
５５を介して容器本体２の側板部分５３に対峙してい
る。すなわち、側板部分５３にはプリズム５２に対応し
た形状の凹部５６が形成されており、これによりプリズ
ム反射面５１の背面は一定隙間の空気層５５を介して主
インク室５の側板部分５３に対峙している。

【００５１】これに対して、他方のプリズム６２は、副
インク室３０を形成している筒状枠２２に開けた開口部
２２ｂから直接に副インク室３０の内部に露出してい
る。すなわち、プリズム反射面６１の背面がインク界面
となっている。従って、副インク室３０のインク液面が
プリズム６２の取り付け位置よりも上側にある場合に
は、プリズム反射面６１はインクに接して反射面として
機能しない。しかるに、インク液面が下方に下がると、
プリズム反射面６１は本来の反射面として機能を徐々に
取り戻す。

【００５２】次に、図６に示すように、インクタンク１
が装着されるインクジェットプリンタ(図示せず)の側に
は、反射型の光学式センサ７０、８０が取り付けられて
いる。これらの光学式センサ７０、８０は、インクジェ
ットヘッド（図示せず）を印字幅方向に走査するための
ヘッドキャリッジ２２０に搭載され、インクタンク装着
部に装着されてインクタンク１のプリズム反射面５１、
６１を印字幅方向Ａ（図６の矢印方向）に走査して検出
を行う。

【００５３】これらの光学式センサ７０、８０は、発光
素子７１、８１と受光素子７２、８２を備えている。光
学式センサ８０は、その発光素子８１および受光素子８
２の間隔（光軸間隔）がＤであり、発光素子８１から射
出された射出光Ｌがプリズム反射面６１で反射されて受
光素子８２に戻り光Ｌｒとして戻ると、当該受光素子の
受光量に基づき、インクタンク１のインクエンドを検出
する。他方の反射型の光学式センサ７０も同様に構成さ
れている。

【００５４】（プリズム反射面の形状）ここで、本例に
おける各プリズム５０、６０のプリズム反射面５１、６
１の形状の規定方法について説明する。双方の反射面の
規定方法は同一であるので、インクエンド検出用のプリ
ズム反射面６１の規定方法を説明する。

【００５５】本例では、発光素子８１からの射出光Ｌが
プリズム反射面６１で反射して受光素子８２に戻り光と
して戻る光学経路がセンサ走査方向Ａにおける複数の箇
所で形成されるようにプリズム反射面形状を規定してい
る。換言すると、センサによる検出ポイントが複数箇所
となるようにプリズム反射面形状を規定している。

【００５６】図８を参照して説明すると、一般的に用い
られている直角プリズムの場合、直交する一対のプリズ
ム反射面２０１、２０２は、発光素子８１からの射出光
Ｌに対して４５度傾斜した状態に配置される。この場
合、一対のプリズム反射面２０１、２０２によって発光
素子８１からの射出光が、当該発光素子８１からＤの距
離だけ離れた受光素子８２に対して射出光と平行な戻り
光Ｌｒ状態で戻る検出ポイントは、プリズム反射面２０
１、２０２の中心線に、発光素子８１および受光素子８
２の光軸間の中心線８３が一致した時点のみである。こ
の状態において、一方のプリズム反射面２０１に対する
発光素子８１からの射出光の入射角θ１は４５度であ
り、直角プリズム２０１で反射した反射光Ｌｒ１が他方
のプリズム反射面２０２に入射する入射角も４５度であ
る。

【００５７】ここで、各プリズム反射面２０１、２０２
を任意の曲面とした場合、プリズム反射面２０１におけ
る射出光Ｌの反射部（以下、第１反射部と呼ぶ）１１０
に対する入射角θ１は、この第１反射部１１０に立てた
法線１１１と射出光Ｌとのなす角度である。同様に、プ
リズム反射面２０１で反射した反射光Ｌｒ１のプリズム
反射面２０２における反射部（以下、第２反射部と呼
ぶ）１２０に対する入射角θ２も、この第２反射部１２
０に立てた法線１２１と反射光Ｌｒ１とのなす角度であ
る。

【００５８】双方の入射角θ１、θ２が４５度であると
いうことは、法線１１１、１２１は互いに直交するとい
うことであり、従って、各反射部１１０、１２０に引い
た接線１１３、１２３のなす角度も直角に交わることに
なる。従って、接線が直交し、しかも、射出光Ｌと戻り
光Ｌｒの間隔が一定値Ｄになるという条件を満たす第１
反射部および第２反射部を平面上にプロットし、複数対
の第１および第２反射部１１０、１２０の位置を求め、
これらを含むような曲線あるいは多角形を求め、このよ
うな曲線あるいは多角形をプリズム反射面形状として採
用すれば、検出ポイントを複数備えたプリズム反射面を
得ることができる。

【００５９】図９にはより一般化した場合のプリズム反
射面形状の算出方法を示してある。プリズム反射面形状
として任意の曲線を想定した場合、発光素子８１からの
射出光Ｌが第１反射部１１０に任意の入射角θ１で入射
し、ここからの反射光Ｌｒ１が任意の入射角θ２で第２
反射部１２０に入射して、センサ８０の側に戻り光Ｌｒ
として戻る。このとき、受光素子８２に、戻り光Ｌｒを
射出光Ｌに平行な光線として戻すためには、図８の場合
と同様に、第１、第２反射部１１０、１２０に引いた接
線１１３、１２３が直角に交わるようにすればよい。す
なわち、入射角θ１とθ２の和が９０度になるようにす
ればよい。

【００６０】従って、この場合においても、接線１１
３、１２３が直交し、しかも、射出光Ｌと戻り光Ｌｒの
間隔が一定値Ｄになるという条件を満たす第１反射部お
よび第２反射部１１０、１２０を平面上にプロットし、
複数対の第１および第２反射部１１０、１２０の位置を
求め、これらを含むような曲線あるいは多角形を求め、
このような曲線あるいは多角形をプリズム反射面形状と
して採用すれば、検出ポイントを複数備えたプリズム反
射面を得ることができる。

【００６１】ここで、このような複数の検出ポイントを
備えたプリズム反射面形状を規定する具体的な曲線とし
て楕円曲線を挙げることができる。図１０（ｂ）に示す
ように、楕円Ｅは直交座標系においては次式により規定
される。 ｘ²／ａ² ＋ｙ²／ｂ² ＝ １ 楕円の任意の点（ｘ１，ｙ１）の傾きα（接線の傾斜角
度）は、上式を１回微分することにより求まり、次のよ
うになる。 α ＝ （−２ｂｘ／ａ²）／２√｛（１−（ｘ²／
ａ²）｝ このαのアークタンジェントを取り、さらに単位をラジ
アンから度に変更することにより角度の値が得られる。

【００６２】ここで、センサの光軸間距離、すなわち、
発光素子および受光素子の光軸間距離をＤとし、係数
ａ、ｂとして適切な値を選択すれば楕円Ｅ上の２点にお
いて接線が直角に交わることが確認された。従って、こ
のように求めた楕円の一部をプリズム反射面７１、８１
の反射面形状として採用すれば、連続した検出ポイント
を備えたプリズム反射面を実現できる。

【００６３】図１０（ａ）には、具体的な計算結果の一
例を示してある。この計算例は、上記の楕円式における
係数ａ＝３．５、ｂ＝５．０２９とし、センサ７０、８
０の光軸間距離Ｄ＝４ｍｍとした場合の楕円曲線Ｅ上の
各点における接線の傾きα、その傾き角（度）θを算出
したものである。

【００６４】この図から分かるように、楕円Ｅ上の点Ａ
１〜Ａ１１の各接線と、点Ｂ１〜Ｂ１１の各接線とは、
９０度の交差角度で交わる。従って、これら１１組の対
のうちから複数の対を選択し、これら各対の点を含む曲
線あるいは多角形をプリズム反射面７１、８１の反射面
として採用すれば、検出ポイントを複数備えたプリズム
反射面を実現できる。勿論、点Ａ１から点Ａ１１までの
楕円曲線部分および点Ｂ１〜Ｂ１１までの楕円曲線部分
をプリズム反射面７１、８１の反射面形状として採用す
れば、検出ポイントが連続しているプリズム反射面を実
現できる。

【００６５】本例では、例えば、図１１に示すように、
検出ポイントが３箇所ある多角形のプリズム反射面形状
を採用している。ここで、検出ポイントを規定している
３対の第１および第２反射部は、それぞれ、点１１０
（１）および１２０（１）、点１１０（２）および１２
０（２）、点１１０（３）および１２０（３）である。
これらの各点を含む左右対称の６平面からなる多角形状
によりプリズム反射面５１、６１が規定されている。

【００６６】（検出動作）本例のインクタンク１がイン
クジェットプリンタの装着部に装着されたか否かの検
出、およびインクタンク１のインクエンド検出は、次の
ように行われる。

【００６７】インクタンク１をインクジェットプリンタ
の装着部に装着すると、図４（ｂ）に示すように、イン
クジェットプリンタの側に配置されているインク供給針
６１の先端部分が、インクタンク１のインク取出し孔８
ａを貫通して、インク通路２７内に位置している弁９を
押し上げた状態になる。

【００６８】この結果、インク取出し孔８ａが開いた状
態になるので、インクタンク１の主インク室５内のフォ
ーム６に吸収保持されているインクが、第１のフィルタ
１１、副インク室３０を介してインク通路２７に流れ込
み、インク供給針６１を通って、インクジェットプリン
タ側のインクジェットヘッドに供給可能となる。このよ
うなインク供給機構は公知であるので、これ以上の説明
は省略する。

【００６９】インクタンク１がこのように装着される
と、その側面に形成されているプリズム５２がインクジ
ェットプリンタ側の光学式センサ７０に対峙可能な位置
になる。インクジェットプリンタの電源が投入される
と、初期動作によりヘッドキャリッジに搭載されている
光学式センサ７０が移動してインクタンクの装着の有無
を検出する。光学式センサ７０がプリズム反射面５１に
対峙した位置に到ると、その発光素子からの射出光Ｌが
プリズム反射面５１で反射されて受光素子７２の側で戻
り光Ｌｒが検出される（図６参照）。

【００７０】本例では、図１１（ａ）に示すように、キ
ャリッジ走査方向の３箇所の位置が検出ポイントとなっ
ているので、これらの位置において、受光素子７２での
戻り光Ｌｒの受光量が最大となる。従って、これらの各
点における受光量を予め設定してあるしきい値と比較す
ることにより、インクタンク装着の有無を検出できる。

【００７１】検出ポイントが３箇所あるので、いずれか
の検出ポイントにおいて、戻り光Ｌｒの光学経路を規定
している第１および第２の反射部に汚れが付着して戻り
光の受光量が減少したとしても、その他の検出ポイント
において確実にインクタンクの装着を検出できる。従っ
て、誤検出を防止できる。

【００７２】次に、インクジェットヘッドが駆動されて
インク吐出が行われると、インク吐出圧力によってイン
ク取出し孔８ａにはインク吸引力が作用して、インクジ
ェットヘッドに向けてインクが供給される。インクが供
給されてフォーム６に保持されているインクが減少する
と、それに伴って、大気連通口１３を介して空気が主イ
ンク室５内に入り込む。図４（ａ）において二点鎖線で
示すように、インクの消費に伴ってフォーム６に含浸さ
れているインクが徐々に減少し、それに代って気泡がフ
ォーム６内に入り込む。フォーム６内のインク残量が少
なくなると、空気が第１のフィルタ１１を通って副イン
ク室３０に進入して副インク室３０内に気泡を生成す
る。副インク室３０とインク取出し孔８ａの側の間を仕
切っている第２のフィルタ１２は気泡を通さないので、
副インク室３０の内部に気泡が徐々に溜まっていく。

【００７３】さらにインク残量が少なくなると、主イン
ク室５および副インク室３０に溜まっているインクの液
面が徐々に下がり、副インク室３０内に露出しているプ
リズム６２のプリズム反射面６１が徐々にインク液面か
ら露出する。この結果、プリズム反射面６１は反射面と
して徐々に機能し始める。副インク室３０のインク液面
が予め定めた液面位置（例えば、図５に示す位置Ｐ）を
下回ると、光学式センサ８０の受光素子８２の受光量が
予め定めた受光量を超える。

【００７４】すなわち、ヘッドキャリッジに搭載されて
インクタンクのプリズム反射面６１を走査している光学
式センサ８０が当該プリズム反射面６１に対する３箇所
の検出ポイントを通過する際に、受光素子８２の受光量
が予め定めたしきい値を超える。これに基づき、、イン
クタンク１のインクが無くなったこと（インクエンド）
が検出される。

【００７５】副インク室３０の容積を充分に小さくして
おけば、ここのインク残量が僅かになった時点でインク
エンドが検出されるので、インク残量が極力少ない状態
でインクエンドを検出でき、インクの無駄を抑制でき
る。なお、この状態をニアエンドとみなして、次のよう
に処理すると、更にインクの無駄を無くすことができ
る。すなわち、光学式センサ８０によってインクのニア
エンドを検出した後に、以降使用されるインク量をカウ
ントし、その値が副インク室３０に溜まっているインク
量に相当する量に達したときにリアルエンドを確定すれ
ば、インク残量が実質的に無くなる時点までインクを使
用可能である。

【００７６】ここで、プリズム反射面６１による検出ポ
イントは上記のように３箇所あるので、インクタンク１
のインクエンドを確実に検出することができる。

【００７７】すなわち、インク残量の減少に伴って空気
が副インク室３０に進入して気泡が発生すると、副イン
ク室３０の内部においてはインク液面よりも上の空間は
気泡で満たされた状態になり、この状態でインク液面が
低下していく。このために、インク液面がプリズム反射
面６１の上端から徐々に低下していく状態では、インク
液面から露出したプリズム反射面６１の部分の近傍には
気泡が浮遊している。従って、インク液面がプリズム反
射面６１より低くなっても、これらの近傍に浮遊してい
る気泡の間に保持されているインクによって当該プリズ
ム反射面６１の背面が部分的に覆われたままの状態に陥
るおそれがある。

【００７８】従来におけるプリズム反射面は、図１１
（ｂ）に示すように、一般に直角プリズムを構成してい
る直交する一対のプリズム反射面であり、この検出ポイ
ントは１箇所である。従って、この検出ポイントを規定
している第１反射部および第２反射部のいずれかの背面
側に気泡が付着などしていると、この部分が反射面とし
て機能しない。この結果、インクエンドを検出できな
い。

【００７９】しかしながら、本例では、図１１（ａ）に
示すように、検出ポイントが８０（１）、８０（２）お
よび８０（３）の３箇所あるので、いずれか一つの検出
ポイントにおいてインクエンドを検出することができ
る。従って、プリズム反射面６１の背面に気泡Ｂが付着
あるいは浮遊していたとしても、インクエンドになった
にも拘わらずそれが検出されないという弊害を防止でき
る。

【００８０】（その他の実施の形態）上記の例は、本発
明によるプリズムを用いた光学式検出装置を、フォーム
式インクタンクをインク供給源とするインクジェットプ
リンタにおけるインクタンクの装着の有無、およびイン
クエンド検出のために適用したものである。

【００８１】しかしながら、本発明は、インクタンクの
装着の有無やインクエンドを検出する以外の検出機構と
してそのまま適用することができる。

【００８２】また、上記の例では、プリズム反射面を検
出部によって走査するようにしている。この代わりに、
双方を固定した位置に対向配置した構成の検出装置とし
てもよいことは勿論である。この場合においては、連続
した検出ポイントが形成されたプリズム反射面を用いる
ことにより、双方の部材の取り付け精度が悪くても検出
精度の低下を防止できるという効果が得られる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプリズム
を用いた光学式検出装置では、プリズム反射面による検
出箇所が複数となるように、当該プリズム反射面形状を
設定している。この構成によれば、検出ポイントが単一
であった従来の直角プリズム等を用いた光学式検出装置
に比べて、検出精度を高めることができる。特に、プリ
ズム反射面を備えた被検出部を検出部によって所定の方
向に走査する移動式の場合には、プリズム反射面の汚れ
などに起因する誤検出を防止できるので好ましい。

【００８４】また、プリズム反射面形状を、楕円曲線の
一部を採用した曲面形状とした場合には連続した検出ポ
イントを備えたプリズム反射面を実現できるという利点
がある。

【００８５】従って、本発明を適用したインクタンクの
光学式検出装置によれば、インクタンクの装着の有無や
インクエンドの検出を正確かつ確実に行うことが可能に
なる。

【００８６】特に、本発明をフォーム式インクタンクの
インクエンド検出に適用した場合には、被検出部として
のプリズム反射面の背面に付着あるいは浮遊する気泡に
起因してインクエンドを検出できないという弊害を回避
可能になる。

【００８７】従って、かかる構成の被検出部を備えたフ
ォーム式インクタンクをインク供給源とするインクジェ
ットプリンタにおいては、常に精度良くインクタンクの
インクエンドを検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明を適用した実施例
１に係るフォーム式のインクタンクを示す平面図および
正面図である。

【図２】図１のインクタンクを底面側から見た場合の斜
視図である。

【図３】図１のインクタンクの分解斜視図である。

【図４】（ａ）は図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した場合に
おけるインクタンクの断面図であり、（ｂ）はインク供
給針が差し込まれた状態を示す部分断面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線で切断した場合におけるインク
タンクの断面図である。

【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線で切断した場合におけるイ
ンクタンクの断面図である。

【図７】図１のインクタンクにおけるコップ状キャップ
を示す図である。

【図８】複数の検出ポイントを備えたプリズム反射面形
状を決定するための方法を示す説明図である。

【図９】複数の検出ポイントを備えたプリズム反射面形
状を決定するための一般的な方法を示す説明図である。

【図１０】複数の検出ポイントを備えたプリズム反射面
形状の一例が楕円曲線であることを示す説明図である。

【図１１】（ａ）は、図１のインクタンクにおいて採用
したプリズム反射面形状の一例を示す説明図であり、
（ｂ）は従来の直角プリズムの反射面形状を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ インクタンク ２ 容器本体 ３ 容器本体の上側開口 ４ 容器蓋 ５ 主インク室 ６ フォーム ７ インク取出し部 ８ ゴムパッキン ８ａ インク取出し孔 ９ 弁 １０ コイルばね １１ 第１のフィルタ １２ 第２のフィルタ １３ 大気連通孔 ２１ 容器本体の底板部分 ２７ インク通路 ３０ 副インク室 ３１ キャップ ３２ 胴部 ５０、６０ 被検出部 ５１、６１ プリズム反射面 ５２、６２ プリズム ７０、８０ 光学式センサ ７１、８１ 発光素子 ７２、８２ 受光素子 ８０（１）〜８０（３） 検出ポイント １１０、１１０（１）〜１１０（３） 第１反射部 １２０、１２０（１）〜１２０（３） 第２反射部 １１１、１２１ 法線 １１３、１２３ 接線 θ１ 第１反射部への入射角 θ２ 第２反射部への入射角 Ｌ 発光素子からの射出光 Ｌｒ１ 第１反射部からの反射光 Ｌｒ 受光素子への戻り光 Ｄ 発光素子および受光素子の光軸間距離

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリズム反射面からなる被検出部と、 前記プリズム反射面に光を照射すると共に当該反射面か
   らの反射光を受光する検出部とを有し、 前記検出部は、発光素子および受光素子を備え、前記受
   光素子は、前記発光素子から射出された射出光に対して
   一定の間隔で平行に入射する検出光を受光可能であり、 前記プリズム反射面は、第１反射部および第２反射部の
   対を複数含んでおり、 各対における前記第１の反射部は、前記発光素子からの
   射出光を対応する前記第２の反射部に向けて反射し、当
   該第１の反射部に対する前記発光素子からの射出光の入
   射角をθ１とし、この第１の反射部で反射されて対応す
   る前記第２の反射部に入射する反射光の入射角をθ２と
   した場合に、これら入射角の和（＝θ１＋θ２）が９０
   度であることを特徴とする光学式検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 各対の前記第１および第２反射部は楕円曲線上の点であ
   ることを特徴とする光学式検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記プリズム反射面は曲線あるいは多角形によって規定
   されていることを特徴とする光学式検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のうちのいずれかの項
   において、 前記検出部と前記被検出部は相対移動することを特徴と
   する光学式検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のうちのいずれかに記
   載の光学式検出装置と、 インクが貯留されているインクタンクとを有し、 このインクタンクに前記プリズム反射面が形成されてい
   ることを特徴とするインクタンクの光学式検出装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記プリズム反射面の背面は空気界面となっていること
   を特徴とするインクタンクの光学式検出装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記プリズム反射面の背面はインク界面となっており、
   前記インクタンク内のインク残量の減少に伴ってインク
   液面から徐々に空気中に露出することを特徴とするイン
   クタンクの光学式検出装置。
8. 【請求項８】 インクが吸収保持されたフォームと、 このフォームが収納されている大気開放された主インク
   室と、 インク取出し孔と、 前記主インク室および前記インク取出し孔の間に形成さ
   れており、前記インク取出し孔に作用するインク吸引力
   によって、前記主インク室の側からインクおよび気泡を
   導入可能な副インク室と、 前記主インク室から前記副インク室に進入した空気量に
   基づきインクが無くなったか否かを光学的に検出可能な
   被検出部とを有し、 前記被検出部は、前記副インク室内において背面がイン
   ク界面となっているプリズム反射面を備え、 このプリズム反射面は、請求項１ないし４のうちのいず
   れかの項に記載の光学式装置に用いる前記プリズム反射
   面であることを特徴とするインクタンク。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のインクタンクをインク
   供給源とするインクジェットプリンタであって、前記被
   検出部からの反射光量に基づき前記インクタンクのイン
   クエンドを検出するための前記検出部を備えていること
   を特徴とするインクジェットプリンタ。